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從“神五”到“神十”,我國(guó)系列載人飛船發(fā)射成功后,在全國(guó)上下特別是在青少年中引發(fā)了一股“航天熱”,很多高中畢業(yè)生希望報(bào)考航天專業(yè),將來從事航天事業(yè),為祖國(guó)航天事業(yè)的騰飛奉獻(xiàn)終生。
那么,航天專業(yè)有著怎樣神秘的內(nèi)涵?若想投身于航天事業(yè),應(yīng)該選擇什么專業(yè)?在大學(xué)時(shí)代要做好哪些職業(yè)準(zhǔn)備?航天專業(yè)畢業(yè)生的就業(yè)前景又如何呢?
專業(yè)設(shè)置特點(diǎn)
航天是個(gè)令人向往又神秘的職業(yè)。為了推出本期專題,記者在做了充分案頭準(zhǔn)備后進(jìn)行了調(diào)查采訪,現(xiàn)在,就讓我們按照航天器的發(fā)射程序走進(jìn)航天類專業(yè)。航天器升空的每一個(gè)步驟都涉及很多交叉學(xué)科與專業(yè),本文中所列舉的,是每一個(gè)步驟所對(duì)應(yīng)的比較重要的專業(yè)之一,其中有些專業(yè)既涉及航空類,也涉及航天類。
小貼士:載人飛船升空分幾步?
第一步,隨著倒計(jì)時(shí)口令,點(diǎn)火升空。逃逸塔分離。
第二步,助推器分離。一、二級(jí)分離,一級(jí)墜落。
第三步,整流罩分離,船箭分離。5次變軌控制后,航天器進(jìn)入預(yù)定橢圓軌道。
第四步,太陽能帆板打開。
第五步,航天員執(zhí)行空間任務(wù)。
第六步,返回大氣層。
航空和航天有著密不可分的聯(lián)系,又有所區(qū)別。前者是研究近地面飛行環(huán)境及物體的,而后者是研究大氣層外高空飛行環(huán)境及物體的。航空航天類專業(yè)主要研究飛行器的結(jié)構(gòu)、性能和運(yùn)動(dòng)規(guī)律,培養(yǎng)把飛行器設(shè)計(jì)制造出來并送上太空的工程技術(shù)專業(yè)人才。無論是飛機(jī)還是航天飛行器,都是綜合科學(xué)技術(shù)的結(jié)晶,因此從廣義上講,材料科學(xué)與工程、電子信息工程、自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)等都是航空航天技術(shù)不可或缺的學(xué)科基礎(chǔ)。隨著航空航天事業(yè)的迅猛發(fā)展,近年來又催生出航天運(yùn)輸與控制、遙感科學(xué)與技術(shù)等新興專業(yè)。
中國(guó)有7所國(guó)防院校,11家央屬國(guó)防企業(yè)集團(tuán)。涉及航天領(lǐng)域的專業(yè),排名前三位的高校分別是哈爾濱工業(yè)大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)和北京航空航天大學(xué)。其中尤屬哈工大的航天專業(yè)實(shí)力強(qiáng),畢業(yè)生中有很多已成為各領(lǐng)域的專家和骨干,如中國(guó)航天科技集團(tuán)副總經(jīng)理馬興瑞、中國(guó)空間技術(shù)研究院院長(zhǎng)袁家軍、海王集團(tuán)總裁張思民等。
“關(guān)行器設(shè)計(jì)專業(yè),一共包括三個(gè)方向:衛(wèi)星、火箭和導(dǎo)彈。最開始覺得火箭和導(dǎo)彈都比較‘暴力’,所以高考填報(bào)志愿時(shí),我選擇了與航天工程緊密相連的衛(wèi)星方向。”北京航空航天大學(xué)宇航學(xué)院大四的小和介紹說,北航宇航學(xué)院下設(shè)三個(gè)專業(yè):飛行器設(shè)計(jì)與工程專業(yè)、探測(cè)制導(dǎo)與控制技術(shù)專業(yè)和飛行器動(dòng)力工程專業(yè)。其中,飛行器設(shè)計(jì)與工程專業(yè)的學(xué)生主要學(xué)習(xí)飛行器設(shè)計(jì)方面的基本理論和基本知識(shí),并受到航空航天飛行器工程方面的基本訓(xùn)練;探測(cè)制導(dǎo)與控制技術(shù)主要負(fù)責(zé)航天器送入太空后,對(duì)其進(jìn)行制導(dǎo)和各種變軌姿態(tài)調(diào)整控制;而飛行器動(dòng)力工程主要負(fù)責(zé)研制火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。據(jù)宇航學(xué)院的學(xué)生介紹,這三個(gè)專業(yè)中,飛行器設(shè)計(jì)與工程專業(yè)最熱門,而選擇探測(cè)與動(dòng)力專業(yè)的人數(shù)則要少一些。
航天專業(yè)的學(xué)業(yè)與素質(zhì)要求
航空航天類專業(yè)對(duì)學(xué)習(xí)者的要求是“厚基礎(chǔ)、強(qiáng)能力、高素質(zhì)、重創(chuàng)新”。學(xué)生要學(xué)習(xí)和掌握航空航天技術(shù)的基礎(chǔ)理論和知識(shí),接受航空航天飛行器工程方面的系統(tǒng)訓(xùn)練,通過各種實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié),可具備堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ),良好的實(shí)踐能力和分析、解決問題的能力、以及創(chuàng)新能力。畢業(yè)生在數(shù)學(xué)、物理、力學(xué)、計(jì)算機(jī)等方面的基礎(chǔ)比較扎實(shí),在邏輯、分析、空間想象力、推理等思維上優(yōu)勢(shì)明顯,知識(shí)面寬,適應(yīng)力強(qiáng),發(fā)展?jié)摿Υ蟆1究飘厴I(yè)生考取研究生的比例很高,申請(qǐng)國(guó)外大學(xué)獎(jiǎng)學(xué)金的成功率也較高。
如果你想學(xué)習(xí)航天專業(yè),那么,除了一腔熱情外,還需要做好哪些心理上的準(zhǔn)備呢?
由于航天職業(yè)的特殊性,從事航天職業(yè)需要三種精神。
1. 刻苦學(xué)習(xí)精神
航天專業(yè)要求高、課程多、任務(wù)重,要成長(zhǎng)為一個(gè)合格的航天人,除了工科的基礎(chǔ)課程之外,還要學(xué)習(xí)諸如發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)、自動(dòng)控制理論、數(shù)字電路等專業(yè)課程。
以北京航空航天大學(xué)飛行器動(dòng)力工程專業(yè)為例,該專業(yè)一個(gè)本科生成長(zhǎng)為博士生,僅力學(xué)就要學(xué)習(xí)20幾門,學(xué)生們每天自習(xí)到11點(diǎn)已是習(xí)慣性作息。
同工科專業(yè)一樣,航天工程對(duì)學(xué)生的實(shí)踐能力要求也很強(qiáng)。學(xué)生除了修完課程、掌握理論,還要懂技術(shù)。因此,動(dòng)手能力強(qiáng)、有組織協(xié)調(diào)能力的考生學(xué)這個(gè)專業(yè)很適合。
2. 吃苦奉獻(xiàn)精神
“特別能吃苦、特別能戰(zhàn)斗、特別能攻關(guān)、特別能奉獻(xiàn)”被譽(yù)為“載人航天精神”。神舟成功發(fā)射,被大眾熟悉的只有少數(shù)幾個(gè)人,但是背后有數(shù)以萬計(jì)的航天人在默默無聞地工作著。“飛行工作更多的是辛苦,而不是神秘。工作人員需要比較強(qiáng)的抗壓能力,以及良好的心理素質(zhì)。”一位在航天一院702研究所做航天測(cè)試測(cè)量技術(shù)與設(shè)備的工作人員告訴記者,他們的工作時(shí)間上朝九晚五,但是來了試驗(yàn)任務(wù),就要加班加點(diǎn)不分晝夜地把它完成。具體到個(gè)人的職業(yè),航天火箭與飛船的設(shè)計(jì)制造需要反復(fù)測(cè)試某些零部件、程序的穩(wěn)定性及安全性,比如像飛機(jī)上的“黑匣子”之類的東西,以保證飛行器、導(dǎo)彈等執(zhí)行任務(wù)時(shí)萬無一失,并獲得飛行中或執(zhí)行任務(wù)時(shí)所需要測(cè)量的參數(shù)。
此外,航天工作人員會(huì)經(jīng)常去酒泉、西昌的靶場(chǎng)執(zhí)行任務(wù),而靶場(chǎng)是炮彈爆炸或飛船起飛、衛(wèi)星發(fā)射的地方。
3. 團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神
航天系統(tǒng)內(nèi)部分工精細(xì),一個(gè)課題需要眾多研究者協(xié)作完成,團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神在航天領(lǐng)域體現(xiàn)得更為充分。航天系統(tǒng)內(nèi)部分工精細(xì),一個(gè)課題需要眾多研究者協(xié)作完成,有的時(shí)候自己的成果僅為別人做嫁衣裳而已,因此,在航天領(lǐng)域里少不了團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神,一個(gè)人只能完成更多的任務(wù),但是絕對(duì)不可能包攬所有的工作。正如一位在航天一院工作的孟先生所說:“航天是一項(xiàng)既神秘又平凡的事業(yè),航天事業(yè)是一個(gè)巨大的系統(tǒng)工程,需要許多行業(yè)、許多不同專業(yè)的工程技術(shù)人員及科研管理人員共同協(xié)作,需要每個(gè)人都具有協(xié)作意識(shí)、吃苦耐勞精神以及奉獻(xiàn)精神,安于自己平凡的崗位,做一個(gè)螺絲釘,不要太計(jì)較個(gè)人得失。”
需求趨勢(shì)與就業(yè)前景
近幾年,隨著神舟飛船的頻繁發(fā)射,航天專業(yè)進(jìn)一步升溫。有媒體報(bào)道,最被看好的12類專業(yè)中,航空航天專業(yè)名列其中。
據(jù)哈工大招生就業(yè)處負(fù)責(zé)人介紹,該校航天專業(yè)的學(xué)生在入學(xué)時(shí)成績(jī)?cè)谌J菙?shù)一數(shù)二的,錄取分?jǐn)?shù)在全校最高,集中了校內(nèi)的“尖子生”;在就業(yè)方面去向也非常好,主要給中國(guó)航天科技集團(tuán)公司和航天科工集團(tuán)公司輸送航天人才。學(xué)生畢業(yè)時(shí)國(guó)內(nèi)的航天科研院所都搶著要。
復(fù)旦大學(xué)力學(xué)與工程科學(xué)系博士生導(dǎo)師唐國(guó)安教授預(yù)測(cè),我國(guó)飛行器可供開發(fā)的空間很大。載人火箭發(fā)射成功,意味著我國(guó)準(zhǔn)備開始對(duì)外空間進(jìn)行和平開發(fā),航空航天科技工業(yè)極具發(fā)展前景,對(duì)人才的需求會(huì)持續(xù)旺盛。北京航空航天大學(xué)宇航學(xué)院黨總支書記孟慶春介紹說,我國(guó)飛行器可供開發(fā)的空間很大,許多應(yīng)該用到飛行器的民用領(lǐng)域目前還未開發(fā)利用,在私人使用上也幾乎是空白,因此,飛行器設(shè)計(jì)與工程專業(yè)的人才會(huì)是我國(guó)將來急需的人才。
航空航天產(chǎn)業(yè)將引發(fā)對(duì)航空航天人才的巨大需求,包括航空航天經(jīng)營(yíng)管理、航空航天飛機(jī)總體設(shè)計(jì)與研發(fā)、發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)與制造、零部件研發(fā)與設(shè)計(jì)、航空航天新材料研發(fā)等方向,其中航空航天產(chǎn)品光電通信技術(shù)、能源系統(tǒng)設(shè)計(jì)、力學(xué)及環(huán)境工程、計(jì)算機(jī)、仿真、可靠性技術(shù)等領(lǐng)域在內(nèi)的專業(yè)人才缺口巨大。
“我想以后在航天五院好好發(fā)展,做一名總體設(shè)計(jì)師。”學(xué)飛行器設(shè)計(jì)與工程專業(yè)的小和2012年6月份從北京航空航天大學(xué)畢業(yè),去了航天五院深造,完成了他兒時(shí)作為一名航天工作者的夢(mèng)想。
據(jù)小和介紹,宇航學(xué)院的本科生畢業(yè)之后也能找到工作,比如他們班當(dāng)年就有人去了航天火工、東航、西安飛機(jī)強(qiáng)度研究所、北京現(xiàn)代、東風(fēng)日產(chǎn)、陜西鼓風(fēng)機(jī)等企業(yè)。也有很多本科生選擇繼續(xù)深造,讀研或讀博,并且?guī)缀醵既チ耸蠛教煸核绾教煲辉骸⒍骸⑷骸⑽逶汉桶嗽骸⑸蝻w、成飛、西飛等等。“飛行器設(shè)計(jì)專業(yè)是國(guó)家自建國(guó)以來持續(xù)扶植的產(chǎn)業(yè)。我國(guó)的火箭技術(shù)相比于美國(guó)俄羅斯還比較落后,為了日后的載人登月計(jì)劃,必須研制出更強(qiáng)大的火箭。我很看好本專業(yè)的就業(yè)前景。”
未來十年是我國(guó)航空航天事業(yè)發(fā)展的重大戰(zhàn)略機(jī)遇期,需要更多更好的人才。為了加強(qiáng)對(duì)航空工程骨干專業(yè)技術(shù)人才的引進(jìn)和培養(yǎng),建立高水平、高素質(zhì)的航空專業(yè)技術(shù)隊(duì)伍,航空工業(yè)第一、二集團(tuán)公司在北京航空航天大學(xué)、南京航空航天大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)等院校設(shè)立了航空獎(jiǎng)學(xué)金,金額每人每學(xué)年7000~11000元不等,以支持立志投身祖國(guó)航空事業(yè)的學(xué)子順利完成學(xué)業(yè),這對(duì)于家庭經(jīng)濟(jì)比較困難的同學(xué)無疑是很好的選擇。
同時(shí),除了飛行器設(shè)計(jì)與工程、飛行器動(dòng)力工程、飛行器制造工程、飛行器環(huán)境與生命保障工程等專業(yè)外,航空航天事業(yè)還涉及信息、能源、制造等技術(shù)的綜合專業(yè)。隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和綜合國(guó)力的提高,航空航天高科技領(lǐng)域的成果已不僅僅應(yīng)用于航天飛船上,也在逐漸向電子、機(jī)械、汽車等領(lǐng)域滲透。也就是說,學(xué)習(xí)航空航天類專業(yè)的同學(xué)一樣能在其他領(lǐng)域大展才華。
報(bào)考注意事項(xiàng)
航天人才≠楊立偉
高校航天專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)都是航天工程領(lǐng)域的技術(shù)與管理人才,而非培養(yǎng)宇航員。形象地說,航天專業(yè)出來的人才可以當(dāng)戚發(fā)軔這樣的總設(shè)計(jì)師或袁家軍這樣的總指揮。要是想當(dāng)楊立偉一樣飛上太空的宇航員,現(xiàn)階段在我國(guó)只能報(bào)考飛行員。
身體條件要求
一些考生和家長(zhǎng)誤以為報(bào)考航空航天類專業(yè),體檢的標(biāo)準(zhǔn)要按照軍檢的標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行,其實(shí)不然。航空航天類專業(yè)主要是培養(yǎng)航空航天領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人才,對(duì)考生的身體狀況沒有特殊要求,同學(xué)們只要符合《普通高等學(xué)校招生體檢指導(dǎo)意見》,就可放心報(bào)考。
關(guān)鍵詞:航天項(xiàng)目技術(shù);狀態(tài)管理;信息系統(tǒng)
0 引言
科學(xué)技術(shù)是航天技術(shù)的基礎(chǔ),而航天技術(shù)集合了現(xiàn)代許多科學(xué)技術(shù)的新研究成果,所以航天技術(shù)也是科學(xué)技術(shù)的延伸和發(fā)展。航天技術(shù)的發(fā)展,不僅僅預(yù)示著一個(gè)國(guó)家在該方面的強(qiáng)大,更是顯示著整個(gè)國(guó)家科學(xué)技術(shù)水平的卓越及國(guó)力的雄厚,不可否認(rèn)的是我國(guó)在航天技術(shù)的地位在世界上是首屈一指的。但是不能單單以發(fā)射了多少衛(wèi)星、發(fā)送了多少載人航天飛船、研制了多少火箭和飛機(jī)來看出一個(gè)國(guó)家在該方面的實(shí)力,而如何確保航天員的人身安全和航天設(shè)備高效、順利的運(yùn)行也是其中非常重要的指標(biāo)。下面就航天項(xiàng)目技術(shù)狀態(tài)管理展開論述。
1 航天項(xiàng)目技術(shù)狀態(tài)管理概述
技術(shù)狀態(tài)管理,顧名思義屬于管理系統(tǒng)的一個(gè)工具,也是項(xiàng)目管理中十分重要的一種管理途徑。技術(shù)狀態(tài)管理一詞對(duì)于航空行業(yè)專業(yè)人士來說并不是陌生詞語,而人們也可以在不同的科研、技術(shù)項(xiàng)目中領(lǐng)略到技術(shù)狀態(tài)管理的重要性。只不過技術(shù)狀態(tài)管理一詞的是從航天項(xiàng)目中引進(jìn)而來,且技術(shù)狀態(tài)管理一詞以及技術(shù)狀態(tài)所選擇的方法最早源自于20年代中期的美國(guó)軍事行業(yè),自此才廣受各領(lǐng)域人們推廣開來。技術(shù)狀態(tài)管理自出現(xiàn)以來發(fā)展比較快,從20世紀(jì)末期開始技術(shù)狀態(tài)管理有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展,并且ICM率先提出CMII,并給出了一整套有關(guān)技術(shù)狀態(tài)管理的規(guī)范定義。
20世紀(jì)中期,美政府軍事相關(guān)企業(yè)首次提出軍事武器的采購(gòu)計(jì)劃,并擬定出了相關(guān)合同。該合同較傳統(tǒng)不同的是對(duì)軍事武器的技術(shù)性提出了更高的要求。在高要求提出的同時(shí),美軍方意識(shí)到自己必須要對(duì)相關(guān)技術(shù)項(xiàng)目研發(fā)進(jìn)行約束和監(jiān)督,如果沒有對(duì)軍事項(xiàng)目進(jìn)行規(guī)范和管制,所研發(fā)出來的產(chǎn)品往往不合格。因此,美方政府自發(fā)規(guī)定一些條例,要求軍事武器研制商家必須要保證產(chǎn)品質(zhì)量,此時(shí),技術(shù)狀態(tài)管理的雛形已經(jīng)形成。隨著航空航天的快速發(fā)展,美方政府加大了對(duì)項(xiàng)目的監(jiān)管力度,先是建立AFSCM標(biāo)準(zhǔn),又在90年布MIL-STD-973標(biāo)準(zhǔn),伴隨著技術(shù)狀態(tài)管理的高速提升,又制定了EIA-649新標(biāo)準(zhǔn)。EIA-649也是我國(guó)至今航空航天行業(yè)的項(xiàng)目參考執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)。
2 航天項(xiàng)目技術(shù)狀態(tài)管理信息系統(tǒng)
在航天項(xiàng)目技術(shù)狀態(tài)管理運(yùn)行中需要技術(shù)狀態(tài)管理信息系統(tǒng)的支撐。如果在對(duì)航天項(xiàng)目技術(shù)狀態(tài)管理中仍然沿用最傳統(tǒng)的管理手段,必定影響航天項(xiàng)目整個(gè)實(shí)施工作,而陳舊的信息系統(tǒng)也會(huì)導(dǎo)致航天項(xiàng)目的運(yùn)行效率降低。在這種情況下,就需要相關(guān)航天項(xiàng)目研發(fā)人員運(yùn)用先進(jìn)管理技術(shù)、信息技術(shù)、智能網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)狀態(tài)管理信息系統(tǒng) 來保證航天項(xiàng)目中信息傳遞的精確高效運(yùn)行,同時(shí)可以為航天工作人員提供更加便捷、高效的管理空間。技術(shù)狀態(tài)管理信息系統(tǒng)在航天項(xiàng)目中的應(yīng)用有以下。
首先,基于高效的信息系統(tǒng),航天項(xiàng)目可以更加快捷精確地對(duì)自身技術(shù)狀態(tài)存在的問題進(jìn)行檢查,最重要的是根據(jù)信息系統(tǒng)的相關(guān)警示,航天研發(fā)人員也可以根據(jù)檢查結(jié)果來確保航天項(xiàng)目的安全性
問題。
其次,信息系統(tǒng)最明顯的用途就是方面航天項(xiàng)目操作人員在執(zhí)行工作中可以明確顯示上級(jí)所的指示和信息。只有經(jīng)過系統(tǒng)審核的信息才可以被系統(tǒng)納入數(shù)據(jù)庫(kù),信息才能正確無誤傳達(dá)到位。
最后,航天項(xiàng)目執(zhí)行中會(huì)有大量數(shù)據(jù)信息等待工作人員處理,管理信息系統(tǒng)則可以將批量信息自動(dòng)錄入、更改、刪除,免去了工作人員不必要的手工麻煩。
3 航天項(xiàng)目技術(shù)狀態(tài)管理的主要功能
眾所周知, 自從美國(guó)“挑戰(zhàn)者”航天飛機(jī)悲劇事件之后,全球人們都開始重新審視技術(shù)狀態(tài)管理在航天項(xiàng)目中的影響。毋庸置疑,航天項(xiàng)目技術(shù)狀態(tài)管理是個(gè)過程,只有做好過程中系統(tǒng)的控制、信息的精確才能夠發(fā)揮航天項(xiàng)目技術(shù)狀態(tài)管理的主要功能。PTC中國(guó)區(qū)航空國(guó)防行業(yè)業(yè)務(wù)發(fā)展經(jīng)理余定方曾經(jīng)說過:“技術(shù)狀態(tài)管理確保了從產(chǎn)品的需求、設(shè)計(jì)、制造,到最后投入實(shí)際的運(yùn)營(yíng),以及維護(hù)維修的產(chǎn)品全命周期過程中,產(chǎn)品性能、功能和物理特性的一致性。”很顯然,航空項(xiàng)目技術(shù)狀態(tài)管理確實(shí)關(guān)系著航天工作人員的生命、財(cái)產(chǎn)
安全。
3.1 技術(shù)狀態(tài)標(biāo)識(shí)作用
依據(jù)各種不同的方式來確定航天項(xiàng)目的技術(shù)狀態(tài)是否良好。按照MIL-STD-973標(biāo)準(zhǔn),由功能基線、產(chǎn)品基線、分配基線三種基線來判斷航天項(xiàng)目技術(shù)狀態(tài)。
3.2 技術(shù)狀態(tài)控制作用
在明白航天項(xiàng)目技術(shù)狀態(tài)情況之后,要根據(jù)項(xiàng)目運(yùn)行中的變化來不斷調(diào)整技術(shù)控制管理,這就要求對(duì)航天項(xiàng)目中的任何變動(dòng)都必須做到嚴(yán)格控制。首先,必須嚴(yán)格加強(qiáng)對(duì)更改過程的控制。其次,在航天項(xiàng)目執(zhí)行時(shí)難免因?yàn)楣浪悴铄e(cuò)產(chǎn)生一些效果偏差,這就需要對(duì)細(xì)微偏差做到精確控制。
3.3 技術(shù)狀態(tài)審核作用
該功能作用非同尋常,航天項(xiàng)目依據(jù)技術(shù)狀態(tài)管理的安全保證才得以正常運(yùn)行,只有從根本上確保航天項(xiàng)目每一處環(huán)節(jié)的安全運(yùn)行,才能夠在此基礎(chǔ)上保證航天項(xiàng)目順利完成。技術(shù)狀態(tài)審核中經(jīng)常遇到一些問題,只有對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行功能審核和物理審核,才可以避免一些常見問題發(fā)生。
3.4 技術(shù)狀態(tài)紀(jì)實(shí)作用
無論哪種航天項(xiàng)目,在整個(gè)項(xiàng)目實(shí)施過程中都是一個(gè)可以記錄下來的歷史,因此可以說技術(shù)狀態(tài)紀(jì)實(shí)正是對(duì)整個(gè)過程最有憑據(jù)的記錄。只有在項(xiàng)目實(shí)施過程中明白該項(xiàng)目的缺點(diǎn)、成績(jī),只有將整個(gè)項(xiàng)目運(yùn)行記錄成可讀性數(shù)據(jù),才可以將項(xiàng)目完整進(jìn)行。技術(shù)狀態(tài)紀(jì)實(shí)為航天航空行業(yè)提供了充足的歷史追蹤空間,也在一定程度上促進(jìn)了航天項(xiàng)目在正確軌道上的發(fā)展越來越可觀。
4 結(jié)論
通過本文對(duì)航天項(xiàng)目技術(shù)狀態(tài)管理的概念、由來、相關(guān)信息系統(tǒng)和功能的簡(jiǎn)單介紹可以看出航天項(xiàng)目產(chǎn)品是關(guān)系到相關(guān)人員的性命的技術(shù)產(chǎn)品,為了保障航天設(shè)備高效、順利的運(yùn)行和航天相關(guān)人員的人身安全,航天技術(shù)對(duì)產(chǎn)品的要求是非常苛刻的,它的規(guī)范和管理容不得半點(diǎn)馬虎存在。希望通過本文的簡(jiǎn)單分析能夠引起更多的人對(duì)航天項(xiàng)目技術(shù)狀態(tài)管理進(jìn)行研究,希望我國(guó)在航天項(xiàng)目技術(shù)狀態(tài)管理方面能夠越來越規(guī)范,同時(shí)也希望我國(guó)航天項(xiàng)目技術(shù)管理的研究越來越多,以便保證我國(guó)航天事業(yè)能夠更進(jìn)一步向前發(fā)展。
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2012年4月17日,“發(fā)現(xiàn)者”號(hào)航天飛機(jī)被送往華盛頓,永久安置在美國(guó)航空航天博物館。
1961年4月12日,蘇聯(lián)宇航員尤里·加加林成功完成首次人類太空飛行,人類進(jìn)入太空時(shí)代。50年后的2011年,美國(guó)的“發(fā)現(xiàn)”號(hào)、“奮進(jìn)”號(hào)、“亞特蘭蒂斯”號(hào)陸續(xù)退役。
50年來,處于科技最尖端的航空航天技術(shù)實(shí)現(xiàn)了許多創(chuàng)新。我們今天很多日常應(yīng)用其實(shí)都是美國(guó)航空航天局(NASA)的太空技術(shù)衍生產(chǎn)品。
太空競(jìng)賽之投入VS產(chǎn)出
阿波羅登月計(jì)劃
1958年建立
2011年最新太空技術(shù)應(yīng)用
新式消防系統(tǒng)。受到NASA火箭設(shè)計(jì)的啟發(fā),與傳統(tǒng)系統(tǒng)相比,能更快地?fù)錅缁鹈纾Wo(hù)生命和財(cái)產(chǎn)。
采用NASA創(chuàng)新工具開發(fā)的軟件,幫助商業(yè)航班以更短的航線飛行,每年節(jié)約數(shù)百萬加侖燃油,降低了飛行成本并有益于環(huán)境。
NASA專家協(xié)助開發(fā)的健康監(jiān)視技術(shù)。穿上一件襯衫或系一條皮帶,就能記錄生命信號(hào)。這種技術(shù)目前用于監(jiān)視專業(yè)運(yùn)動(dòng)員和部隊(duì)成員的健康情況。
應(yīng)急軟件工具。這種工具能捕獲、分析數(shù)據(jù),并將數(shù)據(jù)嵌入地圖、表格及其他信息,這些信息可用于山火、洪水和地震后的災(zāi)難管理。
你在用的太空競(jìng)賽遺產(chǎn)
1.防刮擦鏡片
由于太空環(huán)境中有塵土和粒子,NASA需要一種特殊的涂層來保護(hù)太空設(shè)備,特別是航天員的頭盔護(hù)目鏡。發(fā)現(xiàn)這一商機(jī)后,太陽鏡制造商福斯特-格蘭特(Foster-Grant)公司獲得了NASA授權(quán),在太陽鏡中使用該技術(shù)。這種特殊涂層使得太陽鏡比不帶涂層的鏡片要耐刮擦10倍以上。
2.可調(diào)式煙霧探測(cè)器
20世紀(jì)70年代,NASA的工程師在設(shè)計(jì)美國(guó)的第一個(gè)空間站——天空實(shí)驗(yàn)室時(shí)與霍尼韋爾公司合作,發(fā)明了第一個(gè)可調(diào)式煙霧探測(cè)器,它具有不同的敏感設(shè)置,可以防止誤報(bào)火情。
3.安全槽
上世紀(jì)60年代,NASA蘭利研究中心首次實(shí)驗(yàn)了安全槽,以此提高飛機(jī)在濕跑道上起飛的安全性。后來人們意識(shí)到了它非常實(shí)用,交通運(yùn)輸工程師們便開始將同樣的技術(shù)運(yùn)用到了公路中。安全槽可以分流路面的積水,減少車輪和路面之間的水量。這增加了車輪與路面之間的摩擦,提高了交通工具的安全性。
4.記憶泡沫
記憶泡沫塑料最初是為NASA的飛機(jī)座位設(shè)計(jì)的,用于減輕飛機(jī)著陸過程中的沖擊力。如今除了用來做床墊,還有些公司將記憶泡沫應(yīng)用到假肢中,讓假肢看起來和摸起來都更像皮膚,還能減少假肢和關(guān)節(jié)之間的摩擦。
5.無繩工具
當(dāng)你用手持無線真空吸塵器打掃房間內(nèi)的塵土和碎屑時(shí),你和宇航員在月球上使用的是相同的技術(shù)。盡管百得公司在1961年已經(jīng)發(fā)明了第一個(gè)電池供電的工具,但是NASA的相關(guān)研究幫助改進(jìn)了技術(shù),由此誕生了輕型無繩醫(yī)療儀器、手持真空吸塵器和其他工具。完成了NASA的項(xiàng)目之后,百得公司運(yùn)用相同的原理制造了其他輕便的電池驅(qū)動(dòng)工具,給普通消費(fèi)者帶來了極大的便利。
6.隱形牙套
隱形牙套由半透明的多晶氧化鋁(TPA)制成。Ceradyne公司在與NASA制陶研究中心合作時(shí)發(fā)現(xiàn)了TPA,當(dāng)時(shí)研究的目的是為了保護(hù)熱追蹤導(dǎo)彈跟蹤系統(tǒng)的紅外天線。該公司發(fā)現(xiàn)TPA堅(jiān)固耐用而且是透明的,因此將它作為隱形牙套的首選材料。隱形牙套很快就流行開來,成為正畸行業(yè)中最成功的產(chǎn)品。
7.衛(wèi)星電話
在人類進(jìn)入太空之前,NASA就建造了衛(wèi)星,衛(wèi)星在太空運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候可以向地面?zhèn)鬏斝盘?hào),告訴人們外太空是個(gè)什么樣子。每天有200顆通信衛(wèi)星繞地球旋轉(zhuǎn),它們使用的是與NASA類似的衛(wèi)星技術(shù)。
8.水過濾器
宇航員需要凈化帶入太空的水,因?yàn)樗械募?xì)菌能夠引起疾病。其實(shí)在20世紀(jì)50年代早期,過濾水的技術(shù)就已經(jīng)出現(xiàn)了,但NASA希望在宇宙空間的極端條件下實(shí)現(xiàn)水的凈化和長(zhǎng)期保存。將自來水轉(zhuǎn)化成純凈水是一項(xiàng)極其重要的科學(xué)成就。
9.彈性鞋底
當(dāng)年阿姆斯特朗穿著特制的月球靴走出阿波羅號(hào)登陸月球,這是“人類邁出的一大步”。阿波羅號(hào)使用的太空服中包括特制的靴子,為宇航員在行走時(shí)提供彈力,并保持良好通風(fēng)。運(yùn)動(dòng)鞋公司采用了這項(xiàng)技術(shù),用來制造更好的鞋子,減少對(duì)腳和腿的沖擊力。
2013年3月,亞洲博聞與NOVO Mania有限公司簽訂協(xié)議,并宣布收購(gòu)由NOVO Mania主辦的上海國(guó)際品牌服飾展覽會(huì)(NOVO mania,以下簡(jiǎn)稱品牌服飾展)。亞洲博聞與NOVO Mania成立合資公司一一UBMNOVOmania,博聞持有UBM NOVOmania股權(quán)60%,已于2013年起入主NOVO Mania。
2013年5月,北京勵(lì)展華群展覽有限公司與上海世界貿(mào)易商城有限公司在北京簽約,根據(jù)協(xié)議,由上海世貿(mào)商城主辦的上海國(guó)際禮品、家庭用品展覽會(huì)將并入由北京勵(lì)展華群主辦的上海國(guó)際家庭用品、促銷品及工藝品創(chuàng)意設(shè)計(jì)展覽會(huì)。展會(huì)合并后,將繼續(xù)沿用上海國(guó)際家庭用品、促銷品及工藝品創(chuàng)意設(shè)計(jì)展覽會(huì)的名稱,舉辦地點(diǎn)也將移師到上海世貿(mào)商城。
2013年10月,漢諾威米蘭展覽(上海)有限公司宣布與上海市航空學(xué)會(huì)簽署協(xié)議,共同組織承辦第五屆上海國(guó)際航空航天技術(shù)與設(shè)備展覽會(huì)(以下簡(jiǎn)稱上海國(guó)際航展)。根據(jù)協(xié)議,雙方將通過組織該展,共同推進(jìn)航空航天領(lǐng)域的技術(shù)和設(shè)備的國(guó)際合作與經(jīng)貿(mào)發(fā)展。
2013年11月,“蟄伏”中國(guó)市場(chǎng)多年的英國(guó)ITE展覽集團(tuán)在上海并購(gòu)“中國(guó)國(guó)際涂料展覽會(huì)”(china coating)。3億元的并購(gòu)價(jià)創(chuàng)下中國(guó)會(huì)展業(yè)并購(gòu)?fù)顿Y紀(jì)錄,令業(yè)界震驚。
2013年12月中旬,來自英國(guó)的英富曼集團(tuán)在上海宣布,收購(gòu)上海百文會(huì)展有限公司主辦的中國(guó)美容博覽會(huì)股份。
同樣是12月中旬,上海博華國(guó)際展覽限公司宣布:與上海天盛會(huì)展服務(wù)有限公司(以下簡(jiǎn)稱上海天盛)簽署了全面合作協(xié)議,自2014年起,雙方聯(lián)合在上海舉辦中國(guó)國(guó)際自助服務(wù)產(chǎn)品及自動(dòng)售貨系統(tǒng)展覽會(huì)、上海國(guó)際數(shù)字標(biāo)牌及觸摸技術(shù)展覽會(huì)以及同場(chǎng)舉行的其他相關(guān)展覽項(xiàng)目。此外,上海博華還宣布,已與上海景程展覽服務(wù)有限公司簽署全面合作協(xié)議,自2014年起聯(lián)合舉辦上海國(guó)際淀粉及淀粉衍生物展覽會(huì)以及同場(chǎng)舉辦的淀粉糖展覽會(huì)。
從以上這些事例不難看出,2013年會(huì)展業(yè)并購(gòu)之盛行,而且這些并購(gòu)多發(fā)生在上海。這一方面國(guó)內(nèi)展會(huì)項(xiàng)目日臻成熟,另一方面說明上海作為國(guó)內(nèi)會(huì)展城市的領(lǐng)頭羊,已成為外資企業(yè)進(jìn)軍中國(guó)的主戰(zhàn)場(chǎng)。此外,我們還發(fā)現(xiàn),以上所有并購(gòu)都是外資企業(yè)并購(gòu)中國(guó)本土項(xiàng)目,鮮見本土企業(yè)“吃掉”外來項(xiàng)目。有媒體報(bào)道,幾乎所有的在華的外資展覽公司均有并購(gòu)項(xiàng)目。這在中國(guó)會(huì)展業(yè)界引發(fā)了一場(chǎng)“賣國(guó)賊”的討論,并分成了保守派和新銳派兩個(gè)“派系”。其中,保守派認(rèn)為,本土多年培植的展覽項(xiàng)目不能低價(jià)賣給外資公司;新銳派則認(rèn)為,本土展覽項(xiàng)目的國(guó)際化程度嚴(yán)重不足,與外資合作將加快展覽項(xiàng)目的國(guó)際化。不管兩派如何爭(zhēng)論,可以預(yù)見的是,甲午馬年,并購(gòu)的“好戲”還將上演。
結(jié)語:
>> 澎湃中國(guó)心 打造“中國(guó)心” 《億萬中國(guó)心》 中國(guó)心 中國(guó)夢(mèng) 鄧中翰的“中國(guó)心” 變革的中國(guó)心 東風(fēng)趕造“中國(guó)心” 風(fēng)雨中國(guó)心 麥當(dāng)勞與中國(guó)心 我的中國(guó)心 漢字與中國(guó)心 “中國(guó)心”必須起飛 打造強(qiáng)勁“中國(guó)心” 澳門的“中國(guó)心” 澎湃的中國(guó)心 中國(guó)心,水墨情 永遠(yuǎn)的中國(guó)心 中國(guó)心 奧運(yùn)情 IT人,中國(guó)心 科技“雙星”的中國(guó)心 常見問題解答 當(dāng)前所在位置:中國(guó) > 藝術(shù) > 如何造出“中國(guó)心” 如何造出“中國(guó)心” 雜志之家、寫作服務(wù)和雜志訂閱支持對(duì)公帳戶付款!安全又可靠! document.write("作者: 丁水汀")
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航空動(dòng)力是工業(yè)皇冠上的明珠,是多學(xué)科耦合、多專業(yè)綜合的最復(fù)雜的智能機(jī)械之一,是綜合國(guó)力的重要體現(xiàn),對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)家安全具有不可替代的作用,是必須下決心走自主創(chuàng)新之路才能實(shí)現(xiàn)跨越發(fā)展的戰(zhàn)略必爭(zhēng)領(lǐng)域。
站在國(guó)家重大專項(xiàng)實(shí)施的十字路口,如何通過自主發(fā)展實(shí)現(xiàn)由“跟跑、并跑”到“領(lǐng)跑”的跨越是當(dāng)前的重大問題。
美國(guó)如何“沿途下蛋”
作為人類研制過的最復(fù)雜機(jī)械之一,類似航空發(fā)動(dòng)機(jī)這樣的高端產(chǎn)品的特征就是核心技術(shù)堆集,沒有核心技術(shù)就沒有現(xiàn)動(dòng)機(jī)。
這一核心技術(shù)要回答的問題,不僅包括怎么做,還包括為什么這么做。而要回答這些問題,必須以精深的科學(xué)知識(shí)為基礎(chǔ),其途徑就是基礎(chǔ)研究。
基礎(chǔ)研究是現(xiàn)代西方發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)的基礎(chǔ)。西方國(guó)家通過幾十年的基礎(chǔ)研究,投入了大量人力、物力、財(cái)力,獲取大量工具、準(zhǔn)則和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫(kù),才基本掌握了核心技術(shù)。
航空發(fā)動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)研究面臨的各類問題范圍廣、難度大,因此需要建立長(zhǎng)期的國(guó)家級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)研究計(jì)劃。以美國(guó)為例,政府通過實(shí)施IHPTET和VAATE等計(jì)劃,顯著提高了美國(guó)發(fā)動(dòng)機(jī)的科學(xué)水平和技術(shù)能力,而且可以“沿途下蛋”,不僅大幅度提高現(xiàn)役發(fā)動(dòng)機(jī)性能,也對(duì)四代機(jī)F119、F120等研制提供了強(qiáng)有力技術(shù)支持。
在科研經(jīng)費(fèi)方面,美國(guó)NASA每年專用于支持航空發(fā)動(dòng)機(jī)方向的基礎(chǔ)科研經(jīng)費(fèi)超過1.2億美元。
自美國(guó)等國(guó)家1959年實(shí)施“航空航天推進(jìn)計(jì)劃”以來,已經(jīng)連續(xù)不斷地實(shí)施了30余項(xiàng)不針對(duì)具體型號(hào)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)研究計(jì)劃,這使得美國(guó)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)處于國(guó)際領(lǐng)先的地位。
反觀中國(guó),由于在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)對(duì)“預(yù)研先行”的客觀規(guī)律缺乏深刻認(rèn)識(shí),預(yù)先研究的投入也不足。在引進(jìn)、跟蹤仿研時(shí),也沒有足夠的經(jīng)費(fèi)來安排消化吸收,很多技術(shù)問題都是“知其然不知其所以然”,并沒有完全吃透,難以真正掌握關(guān)鍵技術(shù)去再創(chuàng)新,引進(jìn)工作并沒有真正起到促進(jìn)自主創(chuàng)新發(fā)展的作用。
中國(guó)正由跟蹤仿研轉(zhuǎn)向自主創(chuàng)新
中國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展從軍機(jī)起步,歷經(jīng)了引進(jìn)修理、跟蹤仿研和改進(jìn)改型三個(gè)時(shí)期,軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)水平已經(jīng)實(shí)現(xiàn)由第二代向第三代的跨越,并向第四代邁進(jìn)。
民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)面臨著適航技術(shù)和知識(shí)產(chǎn)權(quán)的雙重壁壘,已經(jīng)開始了自主研制,但無論是渦扇、渦軸,還是通航動(dòng)力的商業(yè)產(chǎn)品基本空白。
目前,在軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域,只有美、俄、英、法四國(guó)可以獨(dú)立研制和發(fā)展一流水平的發(fā)動(dòng)機(jī);民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)市場(chǎng)的技術(shù)、資金和產(chǎn)業(yè)門檻更高,目前真正具有技術(shù)和商業(yè)優(yōu)勢(shì)的只有美、英、法三國(guó)的四家公司。
無論是英國(guó)羅羅公司、美國(guó)GE公司、PW公司還是蘇聯(lián),都是引進(jìn)專利后開始自主研制。發(fā)動(dòng)機(jī)強(qiáng)國(guó)都走了一條與國(guó)內(nèi)工業(yè)發(fā)展水平相適應(yīng)、適度超前的自主發(fā)展道路,形成了鮮明的技術(shù)特色。
從宏觀上看,羅羅公司的三轉(zhuǎn)子構(gòu)型、PW公司的齒輪驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇等不同的技術(shù)路線都實(shí)現(xiàn)了高性能指標(biāo),同樣具有商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力;從微觀上看,渦輪葉片的材料、內(nèi)冷通道和外氣膜冷卻方式各有不同,也都實(shí)現(xiàn)了高冷卻效率和長(zhǎng)壽命。蘇聯(lián)的軍用發(fā)動(dòng)機(jī)也走出了一條不同于歐美的技術(shù)路線,在四動(dòng)機(jī)上采用了外涵換熱器的獨(dú)特結(jié)構(gòu),彌補(bǔ)了材料耐溫不夠的缺陷。
反觀中國(guó),跟蹤仿研的主導(dǎo)思想導(dǎo)致了技術(shù)路線的搖擺不定,與發(fā)動(dòng)機(jī)強(qiáng)國(guó)的差距越來越大,只有找到一條適合中國(guó)發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展的技術(shù)道路,才能彎道超車,實(shí)現(xiàn)跨越。
因此,對(duì)中國(guó)來說,轉(zhuǎn)變發(fā)展方式是必然的。所謂轉(zhuǎn)變就是指由跟蹤仿研主導(dǎo)的逆向設(shè)計(jì)研發(fā)體系向自主創(chuàng)新主導(dǎo)的正向設(shè)計(jì)研發(fā)體系的轉(zhuǎn)變,這既是我國(guó)航空動(dòng)力近60年發(fā)展經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)的總結(jié),也是國(guó)家重大專項(xiàng)的戰(zhàn)略要求。
“天地人法”合一的正向體系
我認(rèn)為,要建立自主創(chuàng)新主導(dǎo)的正向設(shè)計(jì)研發(fā)體系,總的來說,共涉及四個(gè)方面的問題,即“天地人法”。
“天”就是總體,指對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的多學(xué)科融合、多專業(yè)綜合以及設(shè)計(jì)、材料、制造、試驗(yàn)、驗(yàn)證、使用、維護(hù)等全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同的復(fù)雜屬性的認(rèn)識(shí)。 2010年12月28日,工作人員正在航空發(fā)動(dòng)機(jī)也容性與外物吸入損傷研究中心內(nèi)進(jìn)行模擬試驗(yàn)
“天”不強(qiáng)和中國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展歷史有關(guān)。中國(guó)的發(fā)動(dòng)機(jī)開始于修理和測(cè)仿,修理和測(cè)仿對(duì)總體的依賴度低,既不能從總體的角度對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)本身的多學(xué)科融合和專業(yè)綜合進(jìn)行系統(tǒng)的流程規(guī)劃,更不能從全產(chǎn)業(yè)鏈的角度對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的研發(fā)、生產(chǎn)、使用、退役作全局性規(guī)劃。
跟蹤仿研主導(dǎo)的逆向設(shè)計(jì)研發(fā)體系,不能從源頭形成氣動(dòng)熱力、結(jié)構(gòu)完整性、材料工藝協(xié)同的優(yōu)化設(shè)計(jì),導(dǎo)致材料工藝攻關(guān)變成了常態(tài),從而造成中國(guó)的材料牌號(hào)遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于歐美和俄羅斯,但數(shù)據(jù)完備、成熟可用的關(guān)鍵材料少之又少的尷尬局面。而且,跟蹤仿研主導(dǎo)的逆向設(shè)計(jì)研發(fā)體系,也不能系統(tǒng)牽引基礎(chǔ)研究和關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展,使得基礎(chǔ)研究處在無序發(fā)展?fàn)顟B(tài),導(dǎo)致型號(hào)發(fā)展沒有成熟的技術(shù)作為支撐。
“地”就是基礎(chǔ),是指航空發(fā)動(dòng)機(jī)的“氣、固、熱、聲、控、材料、工藝”等多個(gè)學(xué)科的應(yīng)用基礎(chǔ),是知其所以然和跨越發(fā)展的基礎(chǔ)。
“地”不厚和中國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展路徑有關(guān),沒有“動(dòng)力先行”自然沒有“預(yù)研先行”,根本沒有時(shí)間知其所以然,二、三動(dòng)機(jī)還能仿研,四動(dòng)機(jī)由于設(shè)計(jì)、材料、工藝及學(xué)科的高度耦合性,已經(jīng)很難仿制,沒有“地”的支撐,“形似”都很難達(dá)到,更談不到“神似”了。
型號(hào)研制和關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)、甚至基礎(chǔ)研究同時(shí)進(jìn)行屢見不鮮,這嚴(yán)重違背了型號(hào)研制必須具備的技術(shù)成熟度條件,造成研制工作舉步維艱。沒有對(duì)各個(gè)基礎(chǔ)學(xué)科規(guī)律的深入認(rèn)識(shí),很難支撐和引領(lǐng)“形神兼?zhèn)洹钡淖灾鲃?chuàng)新。
“人”是這一戰(zhàn)略領(lǐng)域成敗的核心,這是指具有研發(fā)先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的合適知識(shí)結(jié)構(gòu)和能力結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新人才。
對(duì)照航空發(fā)動(dòng)機(jī)國(guó)際標(biāo)桿企業(yè)的人才結(jié)構(gòu)可以看出,研發(fā)隊(duì)伍普遍具有通用型人才(Generalist)、專業(yè)型人才(Specialist)、系統(tǒng)型人才(Universalist)等典型的橄欖型梯次特征。
以羅羅公司為例,其11300名研發(fā)人員中,約2000人為通用型人才、6000名為專業(yè)型人才,系統(tǒng)型人才為2000人。而在中國(guó),各航空發(fā)動(dòng)機(jī)主機(jī)研究所和企業(yè)設(shè)計(jì)人員已達(dá)到4000人的規(guī)模,但與羅羅公司近萬名研發(fā)人員相比,依然有顯著差距。
“人”不足和兩方面的影響有關(guān),一方面是國(guó)家長(zhǎng)期未對(duì)該戰(zhàn)略領(lǐng)域給予足夠的重視,造成人才流失嚴(yán)重;另一方面是中國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的行業(yè)發(fā)展走了以“跟蹤仿研為主”的發(fā)展路徑,對(duì)人才的知識(shí)結(jié)構(gòu)和能力結(jié)構(gòu)要求,從學(xué)歷教育、非學(xué)歷教育到成長(zhǎng)路徑都存在系統(tǒng)性缺失。
“法”則是這一戰(zhàn)略領(lǐng)域可持續(xù)發(fā)展的保障。這一方面是指國(guó)內(nèi)航空發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展的立法保障,另一方面是指國(guó)際適航規(guī)章。
正如美國(guó)《國(guó)家關(guān)鍵技術(shù)計(jì)劃》所描述的:“這是一個(gè)技術(shù)精深得使新手難以進(jìn)入的領(lǐng)域,它需要國(guó)家充分保護(hù)并利用該領(lǐng)域的成果,需要長(zhǎng)期數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)的積累以及國(guó)家大量的投資。”
適航法規(guī)是國(guó)際公約的要求,是民用航空產(chǎn)品進(jìn)入民機(jī)市場(chǎng)的最低安全標(biāo)準(zhǔn),首要功能是保障公共安全,對(duì)后發(fā)展國(guó)家來說也成為了事實(shí)上的技術(shù)壁壘。中國(guó)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域的發(fā)展還沒有對(duì)國(guó)際立法體系和技術(shù)深入研究,也沒有上升到國(guó)家立法保障的層面,對(duì)該領(lǐng)域的可持續(xù)發(fā)展有深遠(yuǎn)影響。
如何進(jìn)行組織改革
目前,中國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)正處于從“跟蹤仿研”向“自主發(fā)展”轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵階段,這些轉(zhuǎn)變不僅表現(xiàn)在研究?jī)?nèi)容的技術(shù)特征上,也表現(xiàn)在組織模式必須由松散、無序、內(nèi)耗走向系統(tǒng)、有序、協(xié)同,更需要國(guó)家基礎(chǔ)研究計(jì)劃的持續(xù)支持。
“系統(tǒng)”體現(xiàn)在多學(xué)科交叉、多專業(yè)綜合、全產(chǎn)業(yè)鏈融合;“有序”體現(xiàn)在以技術(shù)成熟度為標(biāo)志的技術(shù)承載主體有序、以承載主體特征為標(biāo)志的人才和研究設(shè)施的有序,“協(xié)同”體現(xiàn)在全產(chǎn)業(yè)鏈的數(shù)據(jù)協(xié)同、人力和設(shè)施資源協(xié)同以及系統(tǒng)環(huán)境下的學(xué)科和專業(yè)協(xié)同。
作為大國(guó),這種“系統(tǒng)、有序、協(xié)同”需要圍繞國(guó)家戰(zhàn)略產(chǎn)品建立自己的基礎(chǔ)研究體系,設(shè)立專門基礎(chǔ)研究計(jì)劃,持續(xù)加大資金投入。 國(guó)產(chǎn)大型客機(jī)C919計(jì)架機(jī)在上海總裝下線儀式現(xiàn)場(chǎng),日前我國(guó)正在研制與C919飛機(jī)配套的發(fā)動(dòng)機(jī)
這既要借鑒美國(guó)等體制,更要結(jié)合自身航空發(fā)動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)研究的現(xiàn)實(shí)國(guó)情。具體組織架構(gòu)上可以分為三層:
第一層次為最高決策層,代表國(guó)家意志行使重大事項(xiàng)決策,通過預(yù)算撥款,并對(duì)執(zhí)行情況進(jìn)行宏觀調(diào)控。建議由國(guó)家成立航空發(fā)動(dòng)機(jī)專業(yè)基礎(chǔ)研究委員會(huì)或?qū)iT機(jī)構(gòu)。
第二層為計(jì)劃和綜合實(shí)施層,建議由航空發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室承擔(dān),采用協(xié)同創(chuàng)新模式,由高校、中科院、企業(yè)中在航發(fā)領(lǐng)域具有優(yōu)勢(shì)地位的單位組成。在專業(yè)基礎(chǔ)研究委員會(huì)的指導(dǎo)下,進(jìn)行重大、復(fù)雜科學(xué)問題的論證、分解、實(shí)施。
中國(guó)科學(xué)院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心高揚(yáng)研究員用這樣一個(gè)關(guān)于古羅馬諺語的典故闡述了他自己的研究工作。他還展示了一幅人類未來的太空飛行圖景:人類居于木星系統(tǒng),欲前往水星探險(xiǎn),他們駕駛等離子推進(jìn)飛船,一路經(jīng)過地球、金星、小行星,最終到達(dá)水星。(見右圖)
人生路:拉開太空探索新征程
20世紀(jì)中葉,世界上第一顆人造地球衛(wèi)星在蘇聯(lián)發(fā)射升空,人類邁出了太空征程的第一步,此后美國(guó)“阿波羅號(hào)”、中國(guó)神舟五號(hào)等各國(guó)載人飛船、地球衛(wèi)星以及深空探測(cè)器相繼發(fā)射升空。浩瀚宇宙里總有一幅壯錦吸引人類不停地去探索。受人類航天事業(yè)發(fā)展所鼓舞,從最初對(duì)航天懵懵懂懂的愛好,到成為深度探索通向太空道路的研究員,靠著探尋宇宙空間奧妙執(zhí)著的熱愛和堅(jiān)持,高揚(yáng)的太空探索人生之路就這樣展開。
高揚(yáng),1997年7月畢業(yè)于北京航空航天大學(xué)自動(dòng)控制系,獲學(xué)士學(xué)位;2000年7月獲中國(guó)科學(xué)院中國(guó)遙感衛(wèi)星地面站(現(xiàn)為中國(guó)科學(xué)院對(duì)地觀測(cè)與數(shù)字地球科學(xué)中心)碩士學(xué)位。千禧之年,懷抱著對(duì)世界航天知識(shí)強(qiáng)烈的求知欲,年輕的高揚(yáng)隨著國(guó)內(nèi)涌起的留跨出了國(guó)門,在美國(guó)密蘇里大學(xué)機(jī)械與宇航工程系全額獎(jiǎng)學(xué)金的資助下攻讀博士學(xué)位,并在畢業(yè)后留校1年從事博士后研究。在國(guó)外深造的五年(2000-2005)時(shí)間里,他有機(jī)會(huì)廣泛而深入地接觸國(guó)際前沿航天技術(shù)知識(shí),為之后回國(guó)繼續(xù)從事相關(guān)領(lǐng)域研究奠定了基礎(chǔ)。
2005年,高揚(yáng)踏上了回國(guó)征程,成為中國(guó)科學(xué)院光電研究院/中國(guó)科學(xué)院空間科學(xué)與應(yīng)用總體部(掛靠光電研究院)副研究員。2006年起,他在中國(guó)科學(xué)院研究生院(現(xiàn)為中國(guó)科學(xué)院大學(xué))兼職授課。2011年,高揚(yáng)受聘為中國(guó)科學(xué)院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心(原中國(guó)科學(xué)院空間科學(xué)與應(yīng)用總體部)研究員,同年起被聘為宇航動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室兼職研究員、中國(guó)載人航天工程應(yīng)用系統(tǒng)主任設(shè)計(jì)師。肩負(fù)著科研、工程與教學(xué)的多重任務(wù),高揚(yáng)開啟了他太空探索的另一段嶄新征程。
科研路:電推進(jìn)飛船尋找“行走太空”最佳軌道
回國(guó)后,高揚(yáng)踏上了獨(dú)立自主的科研路。他承擔(dān)了國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)科學(xué)院國(guó)防創(chuàng)新基金、中國(guó)科學(xué)院知識(shí)創(chuàng)新工程、國(guó)家“863”計(jì)劃、載人航天工程資助的若干科研項(xiàng)目,開展的研究工作包括深空軌道優(yōu)化設(shè)計(jì)、電推進(jìn)衛(wèi)星平臺(tái)的導(dǎo)航、制導(dǎo)與控制、航天器精密定軌、衛(wèi)星編隊(duì)軌道控制、空間新型推進(jìn)方式以及基于光電載荷的軌道姿態(tài)確定等。他的系列研究成果發(fā)表在Journal of Guidance Control and Dynamics、Journal of Spacecraft and Rockets、Acta Astronautica、Acta Mechanica Sinica、力學(xué)學(xué)報(bào)等航天飛行動(dòng)力學(xué)領(lǐng)域國(guó)內(nèi)外核心期刊上,他也因此獲得2008年度首屆中國(guó)科學(xué)院盧嘉錫青年人才獎(jiǎng),入選中國(guó)科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì),并在2009年首屆、2011年第三屆全國(guó)深空軌道設(shè)計(jì)競(jìng)賽中獲得冠軍。
高揚(yáng)的研究工作是從連續(xù)小推力空間最佳飛行軌道的探索開始的,該問題至今仍是極具挑戰(zhàn)的課題,而這又與電推進(jìn)(或稱等離子推進(jìn))技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用密切相關(guān)。電推進(jìn)與目前傳統(tǒng)的化學(xué)推進(jìn)不同,它利用電能將推進(jìn)工質(zhì)電離形成等離子體,并產(chǎn)生電磁場(chǎng)加速等離子體使其高速噴射從而獲得推力。電推進(jìn)的效率高出化學(xué)推進(jìn)一個(gè)量級(jí),相比之下可以節(jié)省大量推進(jìn)工質(zhì),成為各航天大國(guó)21世紀(jì)重點(diǎn)發(fā)展的航天技術(shù)。早在2001年,高揚(yáng)在美國(guó)深造期間就曾系統(tǒng)地開展了連續(xù)小推力軌道優(yōu)化和電推進(jìn)任務(wù)設(shè)計(jì)的研究工作。2005年高揚(yáng)回國(guó)時(shí),我國(guó)在電推進(jìn)技術(shù)應(yīng)用方面的研究與美國(guó)還有較大差距,還沒有電推進(jìn)航天器的發(fā)展計(jì)劃。作為剛畢業(yè)不久的博士,高揚(yáng)一度難以獲得科研基金支持。但他始終認(rèn)為,電推進(jìn)代表了先進(jìn)的可以長(zhǎng)期連續(xù)推進(jìn)的工作方式,隨著電推進(jìn)技術(shù)本身的不斷發(fā)展以及空間電源技術(shù)的突破,尤其是大功率太陽能與核能電源甚至有望成為太陽系載人飛行推進(jìn)技術(shù)的唯一選擇。正是這種觀點(diǎn)一直激勵(lì)著他堅(jiān)持這方面研究。高揚(yáng)說:“實(shí)際上,錢學(xué)森先生早在1963年出版《星際航行概論》一書中就預(yù)言電推進(jìn)能夠承載更多有效載荷,并指出電推進(jìn)產(chǎn)生的連續(xù)低推力軌道的計(jì)算比大推力軌道要復(fù)雜。”為了紀(jì)念錢學(xué)森先生誕辰一百周年,他受《力學(xué)學(xué)報(bào)》編輯部的邀請(qǐng),攥寫了綜述論文《電火箭星際航行:技術(shù)進(jìn)展、軌道設(shè)計(jì)與綜合優(yōu)化》(發(fā)表在2011年第43卷第6期),旨在較為全面地介紹電推進(jìn)技術(shù)應(yīng)用于星際航行的基本內(nèi)容與實(shí)現(xiàn)途徑以及應(yīng)用于載人深空飛行的設(shè)想。
電推進(jìn)技術(shù)應(yīng)用的核心問題之一是空間軌道優(yōu)化設(shè)計(jì)。為了推動(dòng)我國(guó)空間軌道設(shè)計(jì)的研究工作,高揚(yáng)與中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)以及國(guó)內(nèi)同行一起為全國(guó)空間軌道設(shè)計(jì)競(jìng)賽(2012年前為深空軌道設(shè)計(jì)競(jìng)賽)付出了諸多努力。該競(jìng)賽旨在尋找空間飛行全局最優(yōu)方案,而且可以非常有效地檢驗(yàn)各種優(yōu)化方法的合理性與實(shí)用性。2009年第一屆全國(guó)空間軌道設(shè)計(jì)競(jìng)賽由清華大學(xué)主辦并負(fù)責(zé)命題,之后每屆競(jìng)賽由上屆競(jìng)賽獲得冠軍的團(tuán)隊(duì)命題。截至今年,在已舉辦的四次競(jìng)賽中,高揚(yáng)帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)獲得兩屆冠軍,因此他也成為了2010年第二屆、2012年第四屆全國(guó)空間軌道設(shè)計(jì)競(jìng)賽命題的主要技術(shù)負(fù)責(zé)人。他說:“希望通過競(jìng)賽不斷提升我國(guó)空間軌道設(shè)計(jì)能力,也希望我國(guó)這方面的研究工作在國(guó)際上可以逐漸摸索出自己的研究思路,并逐步獲得原始創(chuàng)新的研究成果。”
高揚(yáng)說:“對(duì)于空間軌道(特別是連續(xù)小推力軌道)優(yōu)化設(shè)計(jì)問題的研究讓我更為深刻地理解了多方面知識(shí),比如最優(yōu)控制理論、常微分方程數(shù)值解法、動(dòng)力系統(tǒng)理論、非線性規(guī)劃、同倫延拓、動(dòng)態(tài)規(guī)劃、微分幾何、組合優(yōu)化等概念。這些知識(shí)的積累也讓我逐步具備了觸類旁通的能力,并將研究?jī)?nèi)容逐步拓展到電推進(jìn)航天器導(dǎo)航、制導(dǎo)與控制、航天器軌道確定技術(shù)、洛侖茲力編隊(duì)飛行等。”然而,他也坦言:“從2005年回國(guó)一路走到現(xiàn)在并非一帆風(fēng)順,遇到過很多挫折,也曾屢敗屢戰(zhàn),但幸運(yùn)的是一直沒有放棄,所以現(xiàn)在逐漸開始領(lǐng)悟到通往太空‘羅馬城’的條條大路”。
未來路:奔向太空羅馬城
對(duì)于下一步的計(jì)劃和安排,高揚(yáng)表示首先要腳踏實(shí)地做好目前正在承擔(dān)的本職工作。與此同時(shí),“我希望在空間軌道研究領(lǐng)域繼續(xù)工作,包括系統(tǒng)地建立空間脈沖或連續(xù)推力轉(zhuǎn)移軌道優(yōu)化設(shè)計(jì)的通用方法體系,并應(yīng)用于深空飛行軌道、人造地球衛(wèi)星軌道、衛(wèi)星相對(duì)運(yùn)動(dòng)控制等具體問題中去。同時(shí),我希望有機(jī)會(huì)參與我國(guó)電推進(jìn)深空探測(cè)的科研項(xiàng)目。”
當(dāng)談到如何開展研究的話題時(shí),高揚(yáng)特別強(qiáng)調(diào):“研究工作需要注重理論聯(lián)系實(shí)踐,要堅(jiān)持發(fā)展自己的研究思路,不斷開拓與創(chuàng)新,參考國(guó)外文獻(xiàn),但不盲從;另外,研究工作不能為了滿足各種定量指標(biāo)而開展,做科研應(yīng)追求淡泊以明志,寧?kù)o以致遠(yuǎn)!”
關(guān)鍵詞:CAE;制造業(yè);發(fā)展
1 引言
近年來,隨著計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的飛速發(fā)展,各種各樣的仿真軟件不斷誕生,功能也日漸強(qiáng)大和完善。計(jì)算機(jī)仿真主要可以分為CAD類(如UG、CATIA、AutoCAD、Solidworks、Pro/E等)、CAE類(有限元軟件如Nastran、Abaqus、Hyper-works、Ansys等;CFD軟件如Fluent、Star-CD等;還有多體動(dòng)力學(xué)仿真軟件Adams等)、CAM類(如Mastercam等)等。其中CAE技術(shù)在現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。
2 CAE的概念及其發(fā)展歷程
CAE(Computer Aided Engineering)從字面上講是計(jì)算機(jī)輔助工程,其概念很廣,可以包括工程和制造業(yè)信息化的所有方面。
20世紀(jì)60-70年代,有限元技術(shù)主要針對(duì)結(jié)構(gòu)分析進(jìn)行發(fā)展,以解決航空航天技術(shù)中的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度以及模態(tài)實(shí)驗(yàn)和分析問題。世界上CAE的三大公司先后成立,致力于大型商用CAE軟件的研究與開發(fā)。
1963年MSC公司成立,開發(fā)稱之為SADSAM (Structural Analysis by Digital Simulation of Analog Methods)結(jié)構(gòu)分析軟件。1965年MSC參與美國(guó)國(guó)家航空及宇航局(NASA)發(fā)起的計(jì)算結(jié)構(gòu)分析方法研究,其程序SADSAM更名為MSC/ Nastran。
1967年Structral Dynamics Research Corporation(SDRC)公司成立,并于1968年世界上第一個(gè)動(dòng)力學(xué)測(cè)試及模態(tài)分析軟件包,1971年推出商用有限元分析軟件Supertab(后并入I-DEAS)。
1970年Swanson Analysis System,Inc.(SASI)公司成立,后來重組后改為稱ANSYS公司,開發(fā)了ANSYS軟件。
20世紀(jì)70-80年代是CAE技術(shù)的蓬勃發(fā)展時(shí)期,這期間許多CAE軟件公司相繼成立。如致力于發(fā)展用于高級(jí)工程分析通用有限元程序的MARC公司;致力于機(jī)械系統(tǒng)仿真軟件開發(fā)的MDI公司;針對(duì)大結(jié)構(gòu)、流固耦合、熱及噪聲分析的CSAR公司;致力于結(jié)構(gòu)、流體及流固耦合分析的ADIND公司等等。
在這個(gè)時(shí)期,有限元分析技術(shù)在結(jié)構(gòu)分析和場(chǎng)分析領(lǐng)域獲得了很大的成功。從力學(xué)模型開始拓展到各類物理場(chǎng)(如溫度場(chǎng)、電磁場(chǎng)、聲波場(chǎng)等)的分析,從線性分析向非線性分析(如材料為非線性、幾何大變形導(dǎo)致的非線性、接觸行為引起的邊界條件非線性等)發(fā)展,從單一場(chǎng)的分析向幾個(gè)場(chǎng)的耦合分析發(fā)展。出現(xiàn)了許多著名的分析軟件如Nastran、I-DEAS、ANSYS、ADIND、SAP系列、DYNA3D、ABAQUS等。軟件的開發(fā)主要集中在計(jì)算精度、速度及硬件平臺(tái)的匹配,使用者多數(shù)為專家且集中在航空、航天、軍事等幾個(gè)領(lǐng)域。從軟件結(jié)構(gòu)和技術(shù)來說,這些CAE軟件基本上是用結(jié)構(gòu)化軟件設(shè)計(jì)方法,采用FORTRAN語言開發(fā)的結(jié)構(gòu)化軟件,其數(shù)據(jù)管理技術(shù)尚存在一定的缺陷,運(yùn)行環(huán)境僅限于當(dāng)時(shí)的大型計(jì)算機(jī)和高檔工作站。
進(jìn)入20世紀(jì)90年代以來,CAE開發(fā)商為滿足市場(chǎng)需求和適應(yīng)計(jì)算機(jī)硬、軟件技術(shù)的迅速發(fā)展,對(duì)軟件的功能、性能,特別是用戶界面和前后處理能力進(jìn)行了大幅擴(kuò)充,對(duì)軟件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和部分模塊,特別是數(shù)據(jù)管理和圖形處理部分,進(jìn)行了重大改造,使得CAE軟件在功能、性能、可用性和可靠性以及對(duì)運(yùn)行環(huán)境的適應(yīng)性方面基本滿足了用戶的需要,它們可以在超級(jí)并行機(jī)、分布式微機(jī)群、大、中、小、微各類計(jì)算機(jī)和各種操作系統(tǒng)平臺(tái)上運(yùn)行。
3 CAE在制造業(yè)應(yīng)用現(xiàn)狀
目前,CAE軟件在國(guó)內(nèi)主要應(yīng)用于汽車、電子、航空航天、土木工程、石油等行業(yè),在汽車行業(yè)的應(yīng)用尤為廣泛。軟件的類型主要包括通用前后處理軟件、通用有限元求解軟件和行業(yè)專用軟件。汽車行業(yè)在國(guó)外是有限元軟件的主要應(yīng)用行業(yè),其所涉及的專業(yè)領(lǐng)域相當(dāng)廣泛,并且應(yīng)用歷史長(zhǎng)、應(yīng)用成熟度高。
國(guó)內(nèi)常見的前后處理軟件包括Altair公司的HyperMesh、EDS公司的FEMAP和MSC公司的Patran,這些軟件在美國(guó)的汽車廠商中都有著廣泛的應(yīng)用。這些前后處理軟件都具有良好的接口,可與眾多的有限元求解軟件相結(jié)合,以便用戶更快、更方便地解算問題。
近年來,分析軟件正朝著多物理場(chǎng)的方向發(fā)展。例如,ANSYS公司收購(gòu)CFX流體軟件,并加強(qiáng)與EMSS公司的合作,不斷加強(qiáng)其多物理場(chǎng)耦合的功能。同源于SAP的ADINA在流固耦合上則非常有特色。由于解算多物理場(chǎng)問題更多是從物理方程出發(fā),因此另外還有一些軟件在這方面有著良好的應(yīng)用,比如MathWorks公司在數(shù)值計(jì)算軟件MATLAB基礎(chǔ)上發(fā)展起來的FEMLAB,又如國(guó)內(nèi)飛箭公司針對(duì)微分方程的FEPG系統(tǒng)。
此外,專用有限元軟件受其應(yīng)用領(lǐng)域的限制,只能在各自的行業(yè)領(lǐng)域得到應(yīng)用。例如,MAGMA公司的MAGMA系列鑄造軟件,可進(jìn)行各種金屬材料澆鑄、流動(dòng)性、固化、壓力、應(yīng)力、溫度及熱平衡的仿真分析。工程師可根據(jù)計(jì)算結(jié)果更改設(shè)計(jì),調(diào)整帽口的位置和數(shù)量,進(jìn)而提高鑄造質(zhì)量。法國(guó)ESI公司的ProCAST,軟件功能與MAGMA大同小異。另外還有在鍛造領(lǐng)域應(yīng)用比較多的Deform系統(tǒng),也得到了國(guó)內(nèi)很多企業(yè)的認(rèn)可。
在板材成型行業(yè)里,有AUTOFORM系列軟件,該軟件單元架構(gòu)基于膜單元形式,因此其運(yùn)算速度在同行業(yè)內(nèi)相對(duì)較快。MSC/DYTRAN,其特有的材料流動(dòng)性分析可直觀地預(yù)測(cè)出沖壓件厚度及應(yīng)力分布、開裂和皺褶的形成等。另外,來自ETA公司的DYNAFORM可以預(yù)測(cè)成形過程中板料的破裂、起皺、減薄、劃痕和回彈,評(píng)估板料的成形性能,從而為板料成形工藝及模具設(shè)計(jì)提供幫助。由于這一類分析工作與模具設(shè)計(jì)有著非常大的關(guān)聯(lián),因此以上這些軟件都注重與CAD軟件的接口,基本都與流行的三維設(shè)計(jì)軟件CATIA、Pro/ENGINEER和UG有著良好的接口,軟件的使用操作也都比較方便。
另外,在汽車行業(yè)應(yīng)用中,經(jīng)常要對(duì)整車進(jìn)行機(jī)械動(dòng)力學(xué)仿真,在這一領(lǐng)域中,國(guó)內(nèi)常見的軟件有MSC/ADAMS。其被廣泛用來進(jìn)行汽車操縱穩(wěn)定性、汽車行駛平順性的動(dòng)態(tài)仿真。另外在國(guó)內(nèi)應(yīng)用比較廣泛的還有美國(guó)ETA公司的VPG(Virtual Proving Ground)虛擬試驗(yàn)場(chǎng)。
從總體上講,CAE技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)是變量化、智能化、三維化、集成化、網(wǎng)絡(luò)化和標(biāo)準(zhǔn)化。
4 結(jié)束語
制造業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè),在制造業(yè)中應(yīng)用CAE技術(shù)最直接的效果是縮短研發(fā)時(shí)間和成本,使設(shè)計(jì)人員通過現(xiàn)有的知識(shí)對(duì)產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)過程作出可靠的預(yù)測(cè),大大促進(jìn)了產(chǎn)品設(shè)計(jì)、過程設(shè)計(jì)、過程運(yùn)行,甚至企業(yè)管理水平的提高。
“神舟八號(hào)”飛船在與“天宮一號(hào)”成功完成兩次對(duì)接試驗(yàn)后,返回艙于11月17日在內(nèi)蒙古四子王旗著陸。人們?cè)跉g呼慶祝我國(guó)載人航天工程取得又一個(gè)重大技術(shù)突破的同時(shí),“神舟八號(hào)”飛船又一次進(jìn)行的植物種子空間搭載試驗(yàn)備受關(guān)注。這是我國(guó)自1987年開始利用返回式衛(wèi)星搭載植物種子以來的第25次種子空間飛行航天育種試驗(yàn)。
中國(guó)科學(xué)家獨(dú)創(chuàng)航天育種新思路
“種子上天一轉(zhuǎn),下來就增產(chǎn),就是太空種子,這個(gè)概念是不科學(xué)的。”天水神舟綠鵬農(nóng)業(yè)科技有限公司副總經(jīng)理胡小明開門見山地說。
所謂航天育種,準(zhǔn)確地講叫航天誘變育種,是利用航天特殊環(huán)境因素誘變農(nóng)業(yè)生物遺傳改良,具體指利用空間環(huán)境的宇宙粒子、微重力、弱地磁、高真空等綜合因素,在空間環(huán)境對(duì)農(nóng)業(yè)生物的誘變作用來產(chǎn)生有益的基因變異,返回地面后通過進(jìn)一步選育,創(chuàng)造農(nóng)業(yè)育種材料、培育新品種的農(nóng)業(yè)生物高技術(shù)育種新方法。
1987年8月5日,時(shí)任國(guó)家863計(jì)劃應(yīng)用生命科學(xué)課題責(zé)任專家的蔣興村研究員,利用我國(guó)第九顆返回式科學(xué)試驗(yàn)衛(wèi)星首次成功搭載了一批水稻和青椒等農(nóng)作物種子。當(dāng)時(shí),搭載農(nóng)作物種子的目的并不是為了育種,只是想看看空間環(huán)境對(duì)植物遺傳性是否有影響。但是,科學(xué)家在實(shí)驗(yàn)中無意發(fā)現(xiàn),極個(gè)別上過天的種子發(fā)生了一些意外的遺傳變異。后來人們開始考慮利用這種方式進(jìn)行農(nóng)作物航天育種。
早在20世紀(jì)60年代初,蘇聯(lián)及美國(guó)的科學(xué)家就開始將植物種子搭載衛(wèi)星上天,在返回地面的種子中發(fā)現(xiàn)其染色體畸變頻率有較大幅度的增加。1996~1999年,俄羅斯等國(guó)在“和平號(hào)”空間站成功種植小麥、白菜和油菜等植物。到2009年年底,美國(guó)國(guó)家航空航天局所屬的作物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)篩選出適合空間站培植的超矮小麥、水稻、大豆、豌豆、番茄和青椒等作物品種或品系。
目前,美歐利用國(guó)際空間站進(jìn)行的太空植物試驗(yàn)研究,最終目的要使宇宙飛船成為“會(huì)飛的農(nóng)場(chǎng)”,培育和篩選適應(yīng)航天環(huán)境生長(zhǎng)的不同植物品種是國(guó)外航天生物工程研究的重要方向。迄今為止,國(guó)外尚未見到有關(guān)利用航天誘變進(jìn)行農(nóng)作物育種的研究報(bào)道。
“太空種子”成功率極低
國(guó)家航天育種工程首席科學(xué)家、中國(guó)農(nóng)科院航天育種研究中心主任劉錄祥說,并非所有的種子只要上天一轉(zhuǎn),回到地面就會(huì)變得高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)。衛(wèi)星搭載過的種子只有百分之幾甚或千分之幾可能發(fā)生變異。盡管這一突變率較之傳統(tǒng)的物理及化學(xué)誘變劑已相當(dāng)突出,但仍有不少種子未發(fā)生任何突變或發(fā)生負(fù)效應(yīng)突變。
“種子搭載只是航天育種萬里的一小步,最繁瑣、最重要的工作是在后續(xù)的地面上完成的。”胡小明強(qiáng)調(diào),與轉(zhuǎn)基因、核輻射等人工誘變育種技術(shù)相比,航天育種技術(shù)只是前期的誘變過程,是通過太空環(huán)境實(shí)現(xiàn)的,而后續(xù)的地面培育工作基本相同。
他解釋說,種子經(jīng)過空間搭載返回地面以后,須經(jīng)專業(yè)育種人員至少4~6年的篩選、淘汰、穩(wěn)定化試驗(yàn),從中選出有價(jià)值且具推廣應(yīng)用前景的品系,再經(jīng)過進(jìn)一步的試驗(yàn)和鑒定,最后還要通過國(guó)家品種審定委員會(huì)的審定,才能被稱為“太空種子”,進(jìn)行推廣應(yīng)用。
“太空糧”“太空菜”食用安全
轉(zhuǎn)基因食品安全性問題正日益受到人們的關(guān)注。而航天育種也一度被當(dāng)做一種轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品,其食用安全性備受質(zhì)疑。那么,人吃了航天育種培育出的農(nóng)作物新品種生產(chǎn)的“太空糧”“太空菜”,會(huì)不會(huì)有不良影響呢?
劉錄祥表示,實(shí)踐證明航天育種是安全的,通過航天育種培育出的品種生產(chǎn)加工的食品也是安全的。這是因?yàn)樵谧匀画h(huán)境中,植物種子實(shí)際上也在發(fā)生變異,只是這個(gè)變異過程極其緩慢,變異頻率很低,我們稱其為自然變異。早期的植物系統(tǒng)育種方法大都是對(duì)這種自然變異的選擇和利用。航天育種是人們有意識(shí)地利用空間環(huán)境條件加速生物體的這一變異過程,我們稱其為人工變異。航天育種產(chǎn)生的變異與自然變異在本質(zhì)上是沒有區(qū)別的。太空種子的變異基因還是地面原來種子本身基因變異的產(chǎn)物。
劉錄祥解釋說:“如果一個(gè)作物的基因鏈條是‘12345’的話,航天育種只是將它的基因鏈條打亂了,可能變?yōu)椤?5243’或‘13245’,它沒有外來基因?qū)耄D(zhuǎn)基因的話,就可能增加一個(gè)‘6’,有外來基因的導(dǎo)入,這就是本質(zhì)的區(qū)別。”
事實(shí)上,國(guó)際上普遍用高劑量的核輻射裝置為面包、大米、方便面、脫水蔬菜等消毒滅菌,這些食品都可以直接安全食用,并為多個(gè)國(guó)際組織所倡導(dǎo)。國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)組織倡導(dǎo)的核輻射誘變培育品種方法,迄今已經(jīng)在世界70多個(gè)國(guó)家培育出3000多個(gè)植物突變品種。人們食用這些理化誘變品種加工出來的食物已經(jīng)50多年了,根據(jù)人們長(zhǎng)期的食用經(jīng)驗(yàn),理化誘變的食物是無任何危害的。因此,航天育種培育出來的產(chǎn)品可以放心食用。
航天育種效益良好
自1987年首次利用返回式衛(wèi)星搭載農(nóng)作物種子開展航天誘變育種,特別是2006年組織實(shí)施國(guó)家航天育種工程和發(fā)射“實(shí)踐八號(hào)”育種衛(wèi)星以來,一大批產(chǎn)量和質(zhì)量雙高的新品種脫穎而出。
此刻,維珍集團(tuán)總裁理查德?布蘭森正沉浸于勝利之中:在舊金山國(guó)際機(jī)場(chǎng),他開發(fā)的太空船安全著陸,同時(shí)成為了世界上第一艘商務(wù)載人太空船。這位維珍航空的創(chuàng)始人不禁有些沾沾自喜,并回憶起上世紀(jì)80年代與當(dāng)時(shí)的蘇聯(lián)總統(tǒng)戈?duì)柊蛦谭虻膶?duì)話:“戈?duì)柊蛦谭蛟?jīng)給了我體驗(yàn)太空之旅的機(jī)會(huì),可我告訴他,我為什么要花重金去買張到太空的票而不自己建一個(gè)太空船公司呢?”
布蘭森拒絕了這份邀請(qǐng),并于1999年創(chuàng)建了維珍銀河公司,那時(shí)說起商務(wù)載人太空旅行,無異于異想天開的無稽之談。13年后,他卻成為了新一輪太空競(jìng)賽的核心。當(dāng)人們還未把過多注意力集中在載人航天業(yè)時(shí),布蘭森和他的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手已經(jīng)開始角逐商務(wù)太空旅游了。布蘭森還在新墨西哥州的沙漠地帶建立了宇航中心。如今,花上“區(qū)區(qū)”1.5億美元就可繞月飛行,常客還可免去返航的費(fèi)用。
萬事俱備,只欠一艘可以啟動(dòng)的太空船。由于NASA(美國(guó)國(guó)家航空航天局)的航天飛機(jī)陸續(xù)“退休”,使得太空船的發(fā)展變得更加迅速。2011年,NASA資助了2.7億美元供四家私企開發(fā)太空設(shè)備,分別為波音的CST-100“太空的士”、內(nèi)華達(dá)山脈的“追夢(mèng)者”、藍(lán)色起源的火箭和SpaceX的載人艙。此外,亞馬遜的杰夫?貝索斯、PayPal創(chuàng)始人埃隆?馬斯克以及世界電子游戲大亨約翰?卡馬克都投入了相當(dāng)多的私人資產(chǎn),用于開發(fā)宇宙飛船,他們認(rèn)為這是一個(gè)很有前景的行業(yè)。
2004年,是商務(wù)太空旅行的第一次重大突破:由伯特?魯?shù)椴继m森設(shè)計(jì)的“太空船1號(hào)”完成了兩周內(nèi)兩次亞軌道載人飛行。同年,布蘭森和他的團(tuán)隊(duì)由此贏得了Ansari X大獎(jiǎng),“太空船1號(hào)”成為了布蘭森公司的商標(biāo)。Ansari X大獎(jiǎng)設(shè)立于21世紀(jì)初,是為私人載人航天技術(shù)的創(chuàng)新而設(shè)立的總額為1000萬美元的航天獎(jiǎng)項(xiàng)。
2010年10月,維珍“太空船2號(hào)”首次成功脫離母航。2011年5月,在5萬多英尺高空發(fā)射,以檢測(cè)羽狀減速系統(tǒng)――機(jī)翼的后緣及整個(gè)垂尾和水平尾翼都會(huì)升起,用以產(chǎn)生阻力。搭載6人的飛船會(huì)持續(xù)爬升,以3倍音速的飛行速度穿過卡門線(大氣層和太空的界線,高度為100公里),開啟太空探險(xiǎn)之旅。一個(gè)月后,飛船在舊金山安全著陸了。
同年11月,諾曼?福斯特為布蘭森設(shè)計(jì)的名為“維珍銀河太空通道”的太空船基地完工,建于美國(guó)新墨西哥州南部的白沙國(guó)家公園旁,采用鋼鐵和玻璃的聯(lián)合結(jié)構(gòu)。此前,就有報(bào)道稱維珍集團(tuán)已在“銀河”項(xiàng)目中投入2.7億美元,但布蘭森堅(jiān)持拒絕回答投入的確切資金。同其他人一樣,布蘭森很早就很看好太空旅游業(yè)的市場(chǎng)。目前,已有約500名太空探險(xiǎn)者向“維珍銀河”支付了共計(jì)5700萬美元的太空旅游訂金。
但到目前為止,只有7名旅客穿越了地球的大氣層。2001年,美國(guó)商人丹尼斯?蒂托支付了2000萬美元,乘坐俄羅斯“聯(lián)盟號(hào)”成功登陸國(guó)際空間站,成了全世界第一位太空游客。緊接著,又有6名旅客購(gòu)買了“聯(lián)盟號(hào)”的太空票,支付了2000萬到3500萬美元不等的費(fèi)用(其中一個(gè)人甚至上了癮,接連飛了兩次)。
美國(guó)福特隆航天咨詢公司的一項(xiàng)研究預(yù)測(cè)了太空旅行市場(chǎng)的未來發(fā)展趨勢(shì),該研究發(fā)現(xiàn)愿意花百萬美元去太空的億萬富翁數(shù)量并不多。相反,絕大多數(shù)人愿意承擔(dān)數(shù)十萬美元的太空之旅費(fèi)用。福特隆的研究同時(shí)表明,到2021年,每年會(huì)有超過1萬多名太空旅行客,可創(chuàng)造超過7億美元的收入。宇航員巴茲?奧爾德林親眼見證了維珍太空船降落在舊金山的歷史性時(shí)刻,他說,“簡(jiǎn)直是絕無僅有的經(jīng)歷,這可不是天天會(huì)發(fā)生的事!”
其實(shí),太空旅行的種類很多,差價(jià)也很大。比如,維珍銀河公司2.5小時(shí)的亞軌道太空飛行,只需20萬美元。所謂亞軌道太空飛行,是指進(jìn)入太空后,離開地球表面的大氣層,開始進(jìn)入太空的邊緣并保持高度不再爬升。游客可觀賞到黑色天空、地球弧線等美麗的外層空間景色,并體驗(yàn)失重狀態(tài)的滋味。時(shí)速只有17500英里,這樣的速度和動(dòng)力根本趕不上真正的太空船,是一種不能圍繞地球軌道飛行的狀態(tài),也被叫做“太空彈球”。
太空人協(xié)會(huì)主席克里斯?哈德菲爾德說:“太空船就像是香檳的軟木塞一樣發(fā)射出去。當(dāng)你望向窗外時(shí),太空的壯觀美景爭(zhēng)收眼底。”
對(duì)富裕的探險(xiǎn)者而言,5分鐘的“天堂之旅”現(xiàn)在就觸手可及:除了維珍銀河,提供太空服務(wù)的公司還有犰狳航空和Xcor航空。此外,位于庫(kù)拉索的荷蘭皇家航空KLM,提供額外的常客優(yōu)惠飛行服務(wù)。“時(shí)間太短暫了,但好像蹦極一樣刺激,又酷又有趣!”哈德菲爾德說。在那里,軌道太空飛行又是一個(gè)完全不同的概念。丹尼斯?蒂托當(dāng)年乘坐的“聯(lián)盟號(hào)”為了要沖破地球引力,需儲(chǔ)備70多倍的運(yùn)轉(zhuǎn)能量。而這些設(shè)備仍保存至今,并且旅游價(jià)格越發(fā)昂貴。2011年7月,在美國(guó)航天飛機(jī)“退休”后,俄羅斯又漲價(jià)20%,現(xiàn)售6300萬美元。
“聯(lián)盟號(hào)”是軌道太空飛行的唯一選擇。每年只搭載12名旅客,到2016年才能預(yù)訂到下一批宇航員。“除非汽車能有軌道飛行的能力,要不然還是乖乖坐太空船吧。”哈德菲爾德調(diào)侃道。
為了能搭乘更多旅客,俄羅斯已經(jīng)宣布至2013年會(huì)再造一艘飛船,而且會(huì)多增加三個(gè)座位。美國(guó)弗吉尼亞州的太空探險(xiǎn)公司是世界上唯一的太空旅行社,盡管艙位有限,但卻一直叫賣聯(lián)盟號(hào)的太空旅行。
而軌道太空飛行并非想象中那么容易。據(jù)了解,亞軌道飛行前只需進(jìn)行3天的訓(xùn)練,而“聯(lián)盟號(hào)”的一次軌道飛行前期訓(xùn)練竟要長(zhǎng)達(dá)9個(gè)月。每個(gè)“空間站之旅”的游客都要在俄羅斯的宇航中心――星城進(jìn)行訓(xùn)練。“就如同身在斯巴達(dá)的艱苦環(huán)境下,每天不斷學(xué)習(xí)再學(xué)習(xí),并需要掌握另一種語言去學(xué)習(xí)全新事物。”哈德菲爾德說,軌道飛行旅客必須配置專業(yè)的太空設(shè)備,還要做身體機(jī)能測(cè)試(其中的結(jié)腸鏡檢查也是宇航員的測(cè)試之一),還有就是生存技巧的模擬。
“只要犯一個(gè)小錯(cuò)誤,那么幾乎在一瞬間,空間站就會(huì)置人于死地。它不是一個(gè)桌子,而你也無法簡(jiǎn)單地跨過去。這需要非常復(fù)雜的訓(xùn)練,你能保證在‘魔鬼訓(xùn)練營(yíng)’中堅(jiān)持下去嗎?”哈德菲爾德說。
早在2005年,太空探險(xiǎn)公司就開始設(shè)想月球太空飛行,這是自1972年阿波羅登月之后的首次月球計(jì)劃。一名旅客已經(jīng)簽下了月球計(jì)劃書并為此支付了1.5億美元,但另一座席仍然空缺,最重要的是這艘航天器還未建造。“如果3億美元定金到位,那月球計(jì)劃就能在3-4年內(nèi)實(shí)現(xiàn)。”
當(dāng)一切成為現(xiàn)實(shí)――人們環(huán)繞于月球或是穿過卡門線時(shí),公眾對(duì)于太空飛行的認(rèn)知,必然會(huì)因太空旅行而受到深刻的影響。“我們必須集中更多精力在太空探險(xiǎn)上。我們可以讓一個(gè)普通人翱翔在太空,而不只是NASA或是中國(guó)的宇航員。”